一種自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測系統及方法
【專利摘要】本發明涉及一種自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測系統及方法，該系統包括：設于自卸載重車的車架中間縱梁上的電壓式二向應變片；用于接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸的處理單元；用于接收所述處理單元傳輸出的信號，根據該信號計算出自卸載重車載重狀態及運輸次數的監控中心。該方法通過電壓式二向應變片實時獲取自卸載重車的信號，并通過GPRS/3G傳輸至監控中心，能夠實時、準確的獲得自卸載重車上的狀態，本發明方法不受環境的限制，適用范圍廣。本發明系統結構簡單，所用各模塊均為現有元器件，各元器件的設置和連接均可通過現有技術實現，因此本系統結構實現方便。
【專利說明】一種自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測系統及方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及自卸載重車的綜合監控，具體地指一種自卸載重車自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測系統及方法。
【背景技術】
[0002]自卸載重車是工程中常用的大型運輸機械，在土石方開挖與填筑工程、混凝土工程中大量使用，對這些自卸載重車的實時負載、裝卸狀態信息進行全方位監控，是動態優化材料運輸調度方案，提高設備利用率的必要手段。
[0003]工程現場環境復雜，目前，仍缺乏對車輛的運輸過程綜合監控的有效技術與手段，市面上已經存在幾種車輛運行監控的方法，均存在各種弊端與環境適用性問題。如:采用基于GNSS衛星定位的車輛定位跟蹤技術，存在硐室內無法定位、崎嶇道路定位不準、無法判斷車輛載重狀態的問題；采用基于壓力傳感器的載重狀態監測方案，存在傳感器成本高、設備安裝復雜、穩定性差、無法判斷卸料過程的問題；采用司機手工切換空滿載狀態的方法，受操作人員因素的影響大，無法大規模應用；基于地鎊的稱量方法能比較準確分析運輸趟次與工程量，但要求現場作業面與交通線路比較固定，無法靈活根據工程需要動態設置地鎊房，同時停車過鎊將導致通行效率降低。
[0004]上述現有技術均無法準確判斷車輛的載重狀態、自動統計運輸趟數，因此急需發展新的自卸載重車載重狀態及運輸趟次統計相關的技術、設備和系統。
【發明內容】
[0005]本發明目的在于克服上述現有技術的不足而提供一種自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測系統及方法，本發明能夠自動檢測到自卸載重車的空滿載狀態，并能自動檢測到自卸載重車裝卸料運輸的趟次，結構簡單，能夠適用各種環境，且檢測結果準確。
[0006]實現本發明目的采用的技術方案是:一種自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測系統，包括:
[0007]電壓式二向應變片，設于自卸載重車的車架中間縱梁上，用于獲取車架的變形電壓信號;
[0008]處理單元，用于接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸；
[0009]監控中心，用于接收所述處理單元傳輸出的信號，根據該信號計算出自卸載重車載重狀態及運輸次數。
[0010]在上述技術方案中，所述處理單元包括:
[0011]采集器，用于采集電壓式二向應變片獲取的變形電壓信號；
[0012]A/D轉換器，用于將所述變形電壓信號轉換為變形電壓數字信號；
[0013]處理器，利用連續多點中位數濾波的方法對所述變形電壓數字信號進行濾波處理，得到濾波后的信號；
[0014]DTU傳輸模塊，接收所述濾波后的信號，通過GPRS/3G協議將所述濾波后的信號傳輸到監控中心。
[0015]在上述技術方案中，所述監控中心包括:
[0016]數據接入模塊，用于接收所述DTU傳輸模塊傳輸出的信號；
[0017]規則設置模塊，用于根據所述數據接入模塊接收的信號分析得出空載、滿載、卸貨狀態下的電壓閥值及有效范圍，并作為車輛空滿載的判斷基準；
[0018]狀態判斷模塊，用于根據所述判斷基準動態進行空滿載判斷，實時分析自卸載重車的狀態；
[0019]趟次分析模塊，用于根據所述狀態判斷模塊判斷得出的空滿載狀態信號，得出自卸載重車載重的運輸趟次；
[0020]存儲模塊，用于存儲狀態判斷模塊和趟次分析模塊得出的數據。
[0021]本發明還提供一種自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測方法，該方法包括:
[0022]通過設于自卸載重車的車架中間縱梁上電壓式二向應變片獲取車架的變形電壓信號;
[0023]處理單元接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸；
[0024]監控中心接收所述處理單元傳輸出的信號，根據該信號計算出自卸載重車載重狀態及運輸次數。
[0025]在上述技術方案中，所述處理單元接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸包括:
[0026]采集器采集電壓式二向應變片獲取的變形電壓信號，并將該變形電壓信號傳輸至A/D轉換器；
[0027]A/D轉換器將所述變形電壓信號轉換為變形電壓數字信號后傳輸至處理器；
[0028]處理器利用連續多點中位數濾波的方法對所述變形電壓數字信號進行濾波處理，得到濾波后的信號，將濾波信號傳輸至DTU傳輸模塊；
[0029]DTU傳輸模塊接收所述濾波后的信號，通過GPRS/3G協議將所述濾波后的信號傳輸到監控中心。
[0030]在上述技術方案中，監控中心接收所述處理單元傳輸出的信號，根據該信號計算出自卸載重車載重狀態及運輸次數包括:
[0031]數據接入模塊接收所述DTU傳輸模塊傳輸出的信號；
[0032]在始運行時或重新標定模式下，規則設置模塊根據所述數據接入模塊接收的信號分析得出空載、滿載、卸貨狀態下的電壓閥值及有效范圍，并作為車輛空滿載的判斷基準；
[0033]狀態判斷模塊根據所述判斷基準動態進行空滿載判斷，實時分析自卸載重車的狀態；
[0034]趟次分析模塊根據所述狀態判斷模塊判斷得出的空滿載狀態信號，得出自卸載重車載重的運輸趟次。
[0035]存儲模塊存儲狀態判斷模塊和趟次分析模塊得出的數據。
[0036]進一步地，車輛空載時，電壓式二向應變片輸出初始的電壓Vm車輛滿載時，應變片處于受壓狀態，輸出電壓值V1;車輛卸貨時，液壓千斤頂頂起，應變片處于受拉狀態，此時輸出電壓值v2，規則設置模塊比較電壓式二向應變片獲得電壓值的差異及其所處的區間，得出車輛的狀態是空載、滿載還是正在卸貨。
[0037]進一步地，趟次分析模塊通過連續監測一次原始狀態變化到受壓、拉壓及恢復到原始狀態的過程，判斷一次裝卸料運輸過程。
[0038]本發明具有以下優點:
[0039]1.本發明系統結構簡單，所用各模塊均為現有元器件，各元器件的設置和連接均可通過現有技術實現，因此本系統結構實現方便。
[0040]2.本發明方法簡單、實用，本方法所用的電壓式二向應變片、處理單元均可以方便地設于自卸載重車上，實時獲取自卸載重車的信號，并通過GPRS/3G傳輸至監控中心，能夠實時、準確的獲得自卸載重車上的狀態，本發明方法不受環境的限制，適用范圍廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041]圖1為本發明自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測系統的結構框圖。
[0042]圖2為自卸載重車空載時結構示意圖。
[0043]圖3為自卸載重車滿載時結構示意圖。
[0044]圖4為自卸載重車卸料時結構示意圖。
[0045]圖5為電壓式二向應變片獲取的變形電壓信號示意圖。
[0046]圖6為均值濾波后的信號示意圖。
[0047]圖7為中值濾波后的信號示意圖。
[0048]圖8為自卸載重車滿載、空載和卸載的狀態圖。。
【具體實施方式】
[0049]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0050]如圖1所示，自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測系統包括電壓式二向應變片、處理單元和監控中心，其中，
[0051 ] 電壓式二向應變片安裝在自卸載重車的主車架縱梁下部，用于獲取車架的變形電壓信號，感知車架的變形狀態。
[0052]處理單元包括:采集器、A/D轉換器、處理器和電源模塊，從自卸載重車上引出12V電源到電源模塊，通過電源模塊為處理單元供電。采集器的輸入與電壓式二向應變片通過三芯電纜連接，采集器的輸出與A/D轉換器、處理器和DTU傳輸模塊依次電信號連接。
[0053]監控中心包括:數據接入模塊、規則設置模塊、狀態判斷模塊、趟次分析模塊、存儲模塊，數據接入模塊與DTU傳輸模塊通過GPRS/3G進行數據連接，規則設置模塊和狀態判斷模塊分別與數據接入模塊連接，狀態判斷模塊還與規則設置模塊連接，趟次分析模塊與狀態判斷模塊連接，存儲模塊分別與狀態判斷模塊和趟次分析模塊連接。規則設置模塊、狀態判斷模塊、趟次分析模塊采用現有的單片機或者處理器進行數據處理和分析計算。
[0054]通過上述自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測系統進行狀態及運輸趟次檢測的方法如下:
[0055]S100、電壓式二向應變片獲取車架的變形電壓信號V。
[0056]自卸載重車的底盤鋼架收到不同的載荷時，會發生細微的變形，電壓式二向應變片能夠感知微弱的變形信號，其輸出的變形電壓信號與變形值線性相關。
[0057]將應變片安裝在自卸載重車車架縱梁下部，車輛空載時，如圖2所示，應變片處于非受力的原始狀態，輸出初始的電壓在車輛滿載運行時，如圖3所示，車輛的載荷分攤在縱梁兩端的車軸上方，應變片處于受壓狀態，輸出電壓值Vi (V^Vo);在車輛卸貨時，如圖4所示，液壓千斤頂頂起，應變片處于受拉狀態，此時輸出電壓值\ (V2<V0)。
[0058]S200、處理單元接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸，具體步驟如下:
[0059]S201、采集器采集電壓式二向應變片獲取的變形電壓信號，將該變形電壓信號傳輸至A/D轉換器。
[0060]S202、A/D轉換器將所述變形電壓信號轉換為變形電壓數字信號后傳輸至處理器。
[0061]S203、處理器利用連續多點中位數濾波的方法對所述變形電壓數字信號進行濾波處理，得到濾波后的信號，將濾波信號傳輸至DTU傳輸模塊。
[0062]S204、DTU傳輸模塊接收濾波后的信號，通過GPRS/3G協議將所述濾波后的信號傳輸到監控中心。
[0063]S300、監控中心接收所述處理單元傳輸出的信號，根據該信號計算出自卸載重車載重狀態及運輸次數，具體步驟如下:
[0064]S301、數據接入模塊接收所述DTU傳輸模塊傳輸出的信號；
[0065]S302、在始運行時或重新標定模式下，規則設置模塊比較電壓式二向應變片電壓值的差異及其所處的區間，就可以分析車輛的狀態是空載、滿載還是正在卸貨，根據數據接入模塊接收的信號分析得出空載、滿載、卸貨狀態下的電壓閥值及有效范圍，并作為車輛空滿載的判斷基準，
[0066]S303、狀態判斷模塊根據步驟S302中所得的判斷基準動態進行空滿載判斷，對電壓式二向應變片實時獲取車架的變形電壓信號V進行分析自卸載重車的狀態。
[0067]S304、趟次分析模塊根據狀態判斷模塊判斷得出的空滿載狀態信號，得出自卸載重車載重的運輸趟次，通過連續監測一次原始狀態(y0)變化到壓應變(')、拉應變(v2)及恢復到原始狀態(V的過程，就可以判斷是一次裝卸料運輸過程。
[0068]S305、存儲模塊存儲狀態判斷模塊和趟次分析模塊得出的數據。
[0069]由于車輛在運行過程中環境不斷變換，如:上下坡、加速、剎車、顛簸等，會導致車架縱梁的受力及變形狀態發生跳變，影響狀態的分析與判斷，本發明方法提供的一種優選實施方式是:對這些瞬時跳變的數據選擇合適的濾波窗口進行中值濾波處理，通過濾波過濾掉信號中的噪聲，以減少噪聲對提高本發明方法的影響，提高檢測效果。如圖5為電壓式二向應變片獲取車架的原始變形電壓信號，圖6是對原始變形電壓信號進行均值濾波后的示意圖，圖7是對原始變形電壓信號進行中值濾波后的示意圖，從圖5和圖6可以看出，濾波后的電壓信號減少了噪聲的干擾。圖8中從上至下的陰影部分分別為自卸載重車滿載、空載和卸載的狀態圖。
[0070]此外，本發明系統還可以與GPS或北斗衛星定位監控系統結合，實現綜合的運行軌跡監控與運輸趟次監控。
【權利要求】
1.一種自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測系統，其特征在于，包括: 電壓式二向應變片，設于自卸載重車的車架中間縱梁上，用于獲取車架的變形電壓信號; 處理單元，用于接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸； 監控中心，用于接收所述處理單元傳輸出的信號，根據該信號計算出自卸載重車載重狀態及運輸次數。
2.根據權利要求1所述自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測系統，其特征在于，所述處理單元包括: 采集器，用于采集電壓式二向應變片獲取的變形電壓信號； A/D轉換器，用于將所述變形電壓信號轉換為變形電壓數字信號； 處理器，利用連續多點中位數濾波的方法對所述變形電壓數字信號進行濾波處理，得到濾波后的信號； DTU傳輸模塊，接收所述濾波后的信號，通過GPRS/3G協議將所述濾波后的信號傳輸到監控中心。
3.根據權利要求2所述自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測系統，其特征在于，所述監控中心包括: 數據接入模塊，用于接收所述DTU傳輸模塊傳輸出的信號； 規則設置模塊，用于根據所述數據接入模塊接收的信號分析得出空載、滿載、卸貨狀態下的電壓閥值及有效范圍，并作為車輛空滿載的判斷基準； 狀態判斷模塊，用于根據所述判斷基準動態進行空滿載判斷，實時分析自卸載重車的狀態； 趟次分析模塊，用于根據所述狀態判斷模塊判斷得出的空滿載狀態信號，得出自卸載重車載重的運輸趟次； 存儲模塊，用于存儲狀態判斷模塊和趟次分析模塊得出的數據。
4.一種自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測方法，其特征在于，包括: 通過設于自卸載重車的車架中間縱梁上電壓式二向應變片獲取車架的變形電壓信號; 處理單元接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸；監控中心接收所述處理單元傳輸出的信號，根據該信號計算出自卸載重車載重狀態及運輸次數。
5.根據權利要求4所述自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測方法，其特征在于所述處理單元接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸包括: 采集器采集電壓式二向應變片獲取的變形電壓信號，并將該變形電壓信號傳輸至A/D轉換器； A/D轉換器將所述變形電壓信號轉換為變形電壓數字信號后傳輸至處理器； 處理器利用連續多點中位數濾波的方法對所述變形電壓數字信號進行濾波處理，得到濾波后的信號，將濾波信號傳輸至DTU傳輸模塊； DTU傳輸模塊接收所述濾波后的信號，通過GPRS/3G協議將所述濾波后的信號傳輸到監控中心。
6.根據權利要求5所述自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測方法，其特征在于監控中心接收所述處理單元傳輸出的信號，根據該信號計算出自卸載重車載重狀態及運輸次數包括: 數據接入模塊接收所述DTU傳輸模塊傳輸出的信號； 在始運行時或重新標定模式下，規則設置模塊根據所述數據接入模塊接收的信號分析得出空載、滿載、卸貨狀態下的電壓閥值及有效范圍，并作為車輛空滿載的判斷基準； 狀態判斷模塊根據所述判斷基準動態進行空滿載判斷，實時分析自卸載重車的狀態；趟次分析模塊根據所述狀態判斷模塊判斷得出的空滿載狀態信號，得出自卸載重車載重的運輸趟次； 存儲模塊存儲狀態判斷模塊和趟次分析模塊得出的數據。
7.根據權利要求6所述自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測方法，其特征在于: 車輛空載時，電壓式二向應變片輸出初始的電壓Vtl;車輛滿載時，應變片處于受壓狀態，輸出電壓值V1;車輛卸貨時，液壓千斤頂頂起，應變片處于受拉狀態，此時輸出電壓值V2，規則設置模塊比較電壓式二向應變片獲得電壓值的差異及其所處的區間，得出車輛的狀態是空載、滿載還是正在卸貨。
8.根據權利要求6所述自卸載重車載重狀態及運輸趟次檢測方法，其特征在于: 趟次分析模塊通過連續監測一次原始狀態變化到受壓、拉壓及恢復到原始狀態的過程，判斷一次裝卸料運輸過程。
【文檔編號】G05B19/048GK104460477SQ201410625916
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月7日 優先權日:2014年11月7日
【發明者】林恩德, 戴洪義 申請人:武漢英思工程科技股份有限公司